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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:
4 N( o- ~+ ^, }" B% p男生追女生的超强数学建模分析; p) _) F7 `, X6 D# J, z
问题分析
# ~2 N7 S u- l) a" I5 j+ ]
0 B, {+ C; ]" T _, @ 男生追女生,对男生来说最重要的是学习、爱情两不误。因此我们引进男生的学业成绩函数Y(t)。 ; Z+ D3 n* ?$ B# D( Q, k% {
2 t5 L k! X: m8 V# ^* f 首先,我们不考虑男生的追求攻势,则影响该函数的因素主要是两个人的关系程度。为了便于分析,我们将两人的关系简化为女生对该男生的疏远度,于是引入疏远度函数X(t)。 o6 m6 O3 Y' _9 k8 U1 H
1 B0 G$ C# F. g
问题就转化为求解Y(t)和X(t)的相互作用关系。利用微分,很容易就可以求出两者的关系。但现实中男生可能会对该女生发起一轮轮的追求攻势,因此还要考虑到追求攻势对模型的影响。而追求攻势又与女生的疏远度有关,可以简化地将两者看成是正比关系。将追求攻势加入到模型中,就可以找出攻势与Y(t)和X(t)的关系了。 - A7 X, [0 q* K- e0 R
# {8 m, g- K( R( ^8 U# w模型假设 5 r! z1 X, ^% ~! Q
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); : H1 q$ p3 Y1 [; c+ O
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
( m5 C; L0 [ p- _$ U! | C4 p2 p 3、当A君没开始追求B女时B女对A君的疏远度增长(平时发现的A君的不良行为)符合Malthus模型,即dX/dt=aX(t)其中a为正常数。 ; m/ g0 a4 {+ I5 E) t$ R/ ?0 {
4、当Y(t)存在时,单位时间内减少X(t)的值与X(t)的值成正比,比例常数为b,从而 dX(t)/dt=aX(t)-bX(t)Y(t)。
5 }/ Q2 r) z( g" G) K 5、A君发起对B女追求后,立即转化为B女对A君的好感,并设定转化系数为 α,而随着的A君发起对B女的追求,A君学业的自然下降率与学业成绩成正比,比例系数为e。于是有dY(t)/dt=αbX(t)Y(t)-eY(t)。 2 q9 p& S- U; ~, M. u9 x
! Y, v8 P( {- U) U( u5 C& {模型构成 $ A( ^% d5 X+ y
" L" S- N8 z2 P; J
由假设4和假设5,就得到了学业与疏远度在无外界干扰的情况下互相作用的模型:
% h; O" Y, C7 |# X! U( T) O {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
6 l4 L3 g& y! ?1 w0 s
/ b" B4 d, m% b* p7 R% W5 w 这是一个非线性自治系统,为了求两个数X与Y的变化规律,我们对它作定性分析。令{aX-bXY=0;cXY-eY=0} 解得系统(1)的两个平衡位置为:O(0,0),M (e/c,a/b)。从(1)的两方程中消去dt,分离变量可求得首次积分: & L- c$ u# e$ z; o
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
6 N" |: G1 O& _+ h# |0 h- u+ d
容易求出函数F(X,Y)有唯一驻点为M(e/c,a/b)。再用极值的充分条件判断条件可以判断M是F的极小值点。同时易见,当X→∞(B女对A君恨之入骨)或Y→∞ (A君是一块只会学习的木头)时均有F→∞;而X→0(A君作了变形手术,B女对他毫无防备)或Y→0(A君不学无术,丝毫不学习)时也有F→∞。由此不难看出,在第一象限内部连续的函数z=F(X,Y)的图形是以M为最小值点,且在第一卦限向上无限延伸的曲面,因而它与z=k(k>0)的交线在相平面XOY的投影F(X,Y)=k (k>0)是环绕点M的闭曲线簇。这说明学业成绩和疏远度的指数成周期性变化。
4 @$ i A& h6 k8 F, C" ^- G: j1 _) D- k1 ^2 [1 F# s
结果解释
" a* B" f/ b( B% Y! S
% h3 H. [& W0 C) D 从生态意义上看这是容易理解的,当A君的学习成绩Y(t)下降时,B女会疏远 A君,疏远度X(t)上升;于是A君就又开始奋发图强,学习成绩Y(t)又上升了。于是B女就又和A君开始了来往,疏远度X(t)又下降了。与B女交往多了,当然分散了学习时间,A君的学习成绩Y(t)下降了。 2 U1 m2 N& X+ b. m: F) O' h/ u
. { G; W, S& v 然而我们可证明,尽管闭轨线不同,但在其周期内的X和Y的平均数量都分别是一常数,而且恰为平衡点M的两个坐标。事实上,由(1)的第二个方程可得: dY/Ydt=cX- e,两端在一个周期时间T内积分,得:
; a2 Q* _( e5 ?; ~- F ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
# e5 p# P1 v6 \! [7 U3 g0 `& y: [/ P
注意到当t经过一个周期T时,点(X,Y)绕闭轨线运行一圈又回到初始点,从而:∫(dY/Ydt)dt=∮dY/Y=0。所以,由(3)式可得:(∫Xdt)/T=e/c。
+ v) H. u, s3 P0 m4 o& l
# U8 \4 T8 D% q( N' h, a* B 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
. r, ^: V$ n; Q) i. Y0 g$ T, I' N& ~& x3 ]7 G. N6 P a* ~
模型优化 : _- J8 t- `" O1 s; ]' @
9 V8 |+ F- f, A4 i0 p9 \! B: u5 j 考虑到追求攻势对上述模型的影响。设追求攻势与该时刻的疏远度成正比,比例系数为h,h反映了追求攻势的作用力。在这种情况下,上述学业与疏远度的模型应变为:
" s2 i, T h1 z7 G, B4 t1 N {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) ' c, ^; h! x4 z6 [$ N( H" Z
% A3 L$ b6 B- P5 `: R0 G
将(4)式与(1)式比较,可见两者形式完全相同,前者仅是把(1)中X与Y的系数分别换成了a-h与e+h。因此,对(4)式有
: J& \2 V0 h8 i2 r- E. ^3 F8 r9 E" u$ R x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
$ _2 k, i8 b" s6 z* s- |# ~5 I8 A6 Q9 z" w1 l0 y
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
* a9 b/ v) f0 U9 V
$ B: }% E. h* k/ F3 M5 S5 l我们的建议 $ a( t! d5 W0 u+ \1 D0 w# z9 \( `( b
' `' s5 g$ B" C3 ?$ t 考试期间,由于功课繁忙,使得追求攻势减少,即h减小,与平时相比,将有利于学业成绩Y的增长。这就是Volterra原理。 此原理对男生有着重要的指导意义:强大的爱情攻势有时不一定能达到满意的效果,反而不利与学业的成长;有时通过慢慢接触,慢慢了解,再加上适当的追求行动,女生的疏远度就会慢慢降低。学习成绩也不会降低! 1 W. u( U9 ~$ f6 m! t
以上资料来源于赛才网: s3 X% ]0 X0 r8 `$ q7 h" O
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哈哈,牛人一个啊! |
zan
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